• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.241-251
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• 1991

본 연구에서는 이런 점들을 고려, 난류유동장 내의 실제 입자운동을 좀더 사 실에 가깝도록 해석할 수 있는 모델을 제시하여 아직 실험에 의존하고 있는 관계분야 에 그 이론적 응용범위를 넓히는데 그 목적을 두었따. 본 연구의 목적상 입자가 존 재하는 난류장의 통계적 특성은 이미 알고 있는 것으로 가장하였으며 유체 내의 입자 농도가 충분히 낮고 입자의 크기가 충분히 작아서 입자가 유동장에 미치는 영향은 무 시할 수 있다고 간주하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2386-2396
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• 1996

본 연구에서 수행한 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장에 대한 수치해석 결고를 요약하면 다음과 같다. 1) 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 유동을 수치해석한 경우 k-.epsilon. 난유모델은 큰지름비를 갖는 기하학적 특성 때문에 C $O_{2}$와 공기의 유량비에 따라 나타나는 세가지 유동구조를 정성적으로 잘 예측하였다. 2) 공기의 유량이 고정되고 C $O_{2}$의 유량이 증가하는 등은 유동의 경우, 후방정체점은 실험치보다 훨씬 과도하게 예측되고 있으나, C $O_{2}$의 유량증가와는 거의 무관하게 나타나는 실험결과를 그대로 반영하였다. 그리고 C $O_{2}$으 유량증가에 거의 선형적으로 비례하는 전방정체점의 위치와 급격히 감소하는 재순환유동영역으로 갈수록 정량적인 불일치가 커지게 됨을 볼 수 있으며 이는 연료제트의 속도척도가 상대적으로 커지면서 연료제트가 공기의 재순환유동을 간헐적으로 뚫고 나가며 나타나는 용접유동구조에 의한 비정상성 때문으로 사료된다. 3) C $O_{2}$의 유량이 고정되고 공기의 유량이 증가하는 등온유동의 경우, 전방정체점의 변화에 대한 실험과 수치해석 결과와 정량적인 일치를 보이고 있으나 후방정체점은 실험치에 비해 과대예측되었다. 공기의 평균유입속도가 증가함에 따라 전방정체점의 위치가 입구쪽으로 옮겨가는 경향을 나타내고 있으며 공기의 유량이 증가함에 따라 공기에 이한 재순환영역의 강도와 공기의 최대역류속도가 커지므로 상대적으로 C $O_{2}$ 제트가 재순환 유동장을 관통할 수 있는 거리가 즐어드는 현상을 잘 예측하였다. 4) k-.epsilon. 난류모델과 수정된 eddy-breakup 연소모델을 사용하여 bulff-body 연소기내의 연소유동을 수소에 의한 열팽창효과를 포함시킨 경우 유동장과 온도장이 약간 더 하류족으로 팽창되는 영향이 나타났으며 본 연구의 수치결과만을 놓고 볼 때 열팽창효과와 Arrhenius 화학반응률을 고려한 경우가 실험치에 다소 근접한 결과를 나타내었다. 5) 수치결과와 실험의 불일치는 등방성 가정에 근거를 두는 k-.epsilon.난류모델이 갖는 한계, 중간생성물을 무시한 일단계 비가역반응모델을 사용한 난류 연소모델의 한계, 밀도변화를 가지는 유동장에서 일정한 Schmisr 수 가정의 적용한계, 그리고 불확실한 입구경계조건에 기인한다. bluff-body 연소기내의 난류연소유동장에 대한 예측능력을 향상시키기 위해서 추후 연구에서는 더욱 발전된 물리모델인 ASM 난류모델과 RSM 난류모델 그리고 joint PDF 연소모델과 coherent flamelet 모델등을 이용한 수치모델의 개발을 체계적으로 수행할 예정이다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.437-449
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• 2002

관상동맥은 체순환 동맥과 비교하여 매우 다른 유동조건을 갖는다. 본 연구에서는 이러한 관상동맥의 유동조건이 다른 혈관과 비교하여 동맥경화의 생성과 발전에 어떤 영향을 미치는지를 협착된 혈관 모델의 혈류역학적 전산유체해석을 통해 분석하였다. 연구 결과, 협착된 관상동맥 모델의 유동장과 벽면전단응력의 분포는 복부 대동맥 및 고동맥과 비교하여 큰 차이점을 보였다. 관상동맥은 혈관 지름이 혈류량에 비해 상대적으로 작으므로 큰 벽면전단응력값을 보이는 반면에, 혈관 협착부 목 후방부에 하나의 보텍스만 보이는 단순한 유동장 분포를 보였다. 한편, 복부대동맥과 고동맥 모델은 협착부 목 전반부와 후방부에 여러 개의 보텍스를 나타내는 복잡한 유동장을 형성하였다. 관상동맥 모델에서는 임피던스 페이즈앵글이 음의 큰 값을 가질 때에 벽면전단응력의 크기가 증가하고 재순환영역이 증가함이 관찰되었다. 그러므로 심장의 수축운동과 -110。에 이르는 관상동맥의 큰 음의 임피던스 페이즈앵글 값은 동맥경화를 촉진시키는 유동환경을 조성함을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.206-212
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• 2011

유체 시스템에서 히스테리시스 현상은 다양한 산업 및 공학의 응용 분야에서 발생하며, 주로 압력비의 시간변화 과정에서 발생한다. 초음속 노즐에서 충격파를 포함한 유동장은 이러한 히스테리시스 현상의 지배적인 영향을 받는다. 그러나 이와 관련된 유동의 물리적 현상에 대해서는 연구가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 노즐구동압력비의 변화 과정 동안 초음속 노즐의 유동을 파악하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 순간 표면압력을 측정하기 위하여 다수의 압력변환기를 사용하였으며, 유동장의 가시화는 나노스파크 광원을 가지는 쉴리렌 가시화 장치를 이용하였다. 본 연구로부터, 히스테리시스 현상은 노즐의 기하학적 형상뿐만 아니라 압력비의 시간변화에 크게 의존하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제12권7호
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• pp.53-65
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• 1995

입자화상 처리기법은 유체역학 분야의 정량적 유동가시화에 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 회전 유동의 측면 사진을 찍을 때, 측정부의 볼록면 때문에 그 영상에서 광학적 변형이 일어나게 된다. 이러한 변형은 측정부의 형상은 물론 회전유동의 방향에 의해서도 큰 영향을 받는다. 정확한 유동장을 얻기 위해서 이러한 변형이 적절한 방법에 의하여 교정된다. 교정한 실험 데이터를 수치해석 결과와 비교해 보면 정량적으로 잘 맞는 것을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.3611-3616
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• 2013

MR 유체의 물리특성은 자기장에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 MR 유체의 자기장에 의한 유동변화를 실험적으로 조사하고자, MR 유체의 밀도와 점도를 변경하면서 자기장에 의한 유동 가시화와 전단응력 변화를 측정하였다. 이를 위해 밀도 3종, 점도 3종에 대한 MR 유체를 제조하였고 MR 유체 가시화 실험장치를 제작하였다. 자기장이 인가되면, MR 유체 파우더의 유동흐름은 띠를 형성하면서 자기장이 인가되지 않은 경우와는 다른 유동흐름을 보여주었다. 또한 전단응력은 인가전류와 밀도가 높을수록 더 크게 증가하였으며, 인가전류 2.0A에서 MR 유체의 밀도가 $1300kg/m^3$에서 $1700kg/m^3$ 로 변하면 전단응력은 33% 정도 증가하였다.

• 에너지공학
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• 제5권1호
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• pp.50-55
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• 1996

상용 code인 Fluent를 이용하여 도자기의 1차 소성로에 대해 온도장과 속도장을 계산하고 열효율을 산출하였다. 수치해석의 변수로는 배출구 및 도자기의 위치를 변화시켰으며, 수치해석 방법은 검사체적에 기초한 유한차분방법 및 Upwind scheme과 SIMPLEC Algorithm을 사용하였고 난류모델로는 표준 k-$\varepsilon$ 모델을 사용하였다. 계산결과 출구 위치가 전체 소성로내 벡터유동의 양상을 크게 좌우하는 것으로 나타났으며, 전체 온도장에 대해서는 복사의 영향으로 큰 차이를 보이지 않았으나 예열대 상부에 출구가 있는 경우와 비교할 때 예열대 또는 냉각대의 측면에 출구가 있는 경우에 그 영역의 온도가 다소 높게 나타났다. 소성품의 위치는 로내 유동장 및 온도 분포에 크게 영향을 끼치지는 않으나 소성품 내 온도는 그 위치하는 영역의 온도 분포에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 예열대 상부에 출구가 있는 경우 열효율은 17%로 매우 저조하였고 출구에서의 가스온도는 약 1000 K로 매우 높았다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.50.1-50.1
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• 2005

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.512-519
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• 2023

소음공해는 인간과 해양환경에 악영향을 끼치며, 선박과 해양구조물에서 발생하는 유동소음을 예측을 통해 소음에 대한 안전성을 평가하고 해양환경을 보존할 수 있다. 기존 수중구조 유동소음 해석기법은 전산유체역학과 FW-H음향상사식을 이용한 하이브리드법 기반이다. FW-H는 무한공간에서의 음향전파를 가정하여 소음해석을 수행하기 때문에 음파의 반사와 산란, 회절의 영향이 나타나는 근접장 해석이 제한적이다. 반면 격자볼츠만기법 기반의 직접법 유동소음해석을 수행하면 근접장 음향효과를 소음해석에 반영할 수 있다. 직접법 해석은 유동과 소음이 연성된 해석이 수행되고 구조경계에서의 반사와 회절, 유동에 의한 매질 불균일성에 따른 산란효과가 반영된다. 그간 격자볼츠만기법이 수중조건에서 수치적으로 불안정하여 수중환경에 적용이 불가능했다. 하지만 수중환경에서 사용할 수 있는 DM-TS 격자볼츠만기법 충돌연산자가 개발되어 수중으로 확장이 가능해졌다. 본 연구에서는 파이프내 원형구멍에 대하여 격자볼츠만기법 해석을 수행해 수중 유동소음해석이 가능함을 보였다. 격자볼츠만기법 해석을 통해 도출한 유동과 소음을 각각 실험과 비교하여 해석의 신뢰도를 확보하였다. 파이프내 유동소음에 의한 주요 압력 피크가 해석에 반영되었으며 이를 통해 격자볼츠만기법을 이용한 근접장 유동소음해석이 가능함을 확인했다.